Tối ưu kế hoạch phân phối xe bê tông thương phẩm sử dụng thuật toán sói xám đa mục tiêu kết hợp với mô phỏng sự kiện rời rạc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - CHÂU QUANG ĐẠT TỐI ƯU KẾ HOẠCH PHÂN PHỐI XE BÊ TÔNG THƯƠNG PHẨM SỬ DỤNG THUẬT TỐN SĨI XÁM ĐA MỤC TIÊU KẾT HỢP VỚI MÔ PHỎNG SỰ KIỆN RỜI RẠC Chuyên ngành: Quản Lý Xây Dựng Mã Số: 60580302 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Châu Quang Đạt MSHV: 1570687 Ngày, tháng, năm sinh: 24/12/1992 Nơi sinh: Cà Mau Chuyên ngành: Quản Lý Xây Dựng Mã số: 60580302 I TÊN ĐỀ TÀI: Tối ưu kế hoạch phân phối xe bê tông thương phẩm sử dụng thuật tốn sói xám đa mục tiêu kết hợp với mơ kiện rời rạc NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Áp dụng thuật tốn tối ưu sói xám đa mục tiêu để tối ưu lịch trình phân phối xe bê tông từ trạm trộn phân phối đến nhiều công trường phát triển mơ hình nhiều trạm trộn liên kết với để phân phối bê tông cho nhiều công trường nhằm giảm thiểu thời gian chờ đợi xe công trường II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/09/2017 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2017 IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Phạm Vũ Hồng Sơn; TS Trần Đức Học TP HCM, ngày…… tháng…… năm 20… Cán Bộ Hướng Dẫn CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TS Phạm Vũ Hồng Sơn TS Trần Đức Học PGS.TS Lương Đức Long KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa-ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Phạm Vũ Hồng Sơn; TS Trần Đức Học Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Lương Đức Long Cán chấm nhận xét 2: TS Chu Việt Cường Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM Ngày 19 tháng 01 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch: PGS.TS Phạm Hồng Luân Thư ký: TS Đỗ Tiến Sỹ Phản biện 1: PGS.TS Lương Đức Long Phản biện 2: TS Chu Việt Cường Ủy viên: TS Lê Hoài Long Xác nhận Chủ Tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS PHẠM HỒNG LUÂN KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐH Bách Khoa TPHCM Luận Văn Thạc Sĩ LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực đề tài, nhận giúp đỡ quý phòng ban sau đại học trường Đại học Bách Khoa TPHCM, khoa quản lý xây dựng tạo điều kiện tốt cho hoàn thành đề tài Đặc biệt hướng dẫn tận tình TS Phạm Vũ Hồng Sơn TS Trần Đức Học giúp tơi hồn thành tốt luận văn Qua đây, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giúp đỡ Trong trình làm đề tài gặp nhiều khó khăn, tơi cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh nhiên với kiến thức có hạn lần đầu phải thực cơng trình nghiên cứu khoa học khơng thể tránh khỏi sai sót định mà thân chưa thấy Tơi mong nhận góp ý q Thầy, Cơ bạn học viên để luận văn hoàn chỉnh Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình tất bạn bè giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình học tập thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày 19 tháng 01 năm 2018 Tác giả luận văn Châu Quang Đạt HVTH: Châu Quang Đạt MSHV: 1570687 GVHD 1: Ts Phạm Vũ Hồng Sơn GVHD 2: Ts Trần Đức Học ĐH Bách Khoa TPHCM Luận Văn Thạc Sĩ TĨM TẮT Cung cấp bê tơng thương phẩm (ready mixed concrete) hiệu vấn đề thực tế vấn đề khó khăn làm đau đầu người quản lý trạm trộn bê tông Người quản lý trạm trộn bê tông thương phẩm phải xem xét thứ tự đơn hàng thời gian nhận hàng để đưa lịch trình hiệu giúp cho việc vận chuyển xe tải chuyên dụng cho cân lợi ích nhà máy trộn công trường xây dựng Nghiên cứu đề xuất khuôn khổ cho việc vận chuyển xe tải bê tông trộn sẵn cách tích hợp mơ kiện rời rạc (DES) thuật tốn tối ưu hóa sói xám (GWO) để đưa lịch trình tối ưu Mơ thực để diễn tả yếu tố không chắn tình bất ngờ khơng lường trước xe tải hỏng trình vận chuyển bê tơng Ngồi ra, thuật tốn tối ưu sói xám đa mục tiêu (Multi-Objective Grey Wolf Optimization - MOPSO) sử dụng để tìm lịch trình bố trí tối ưu nhằm giảm thiểu thời gian chờ đợi xe tải vận chuyển bê tông trộn sẵn địa điểm xây dựng (TWC) thời gian chờ xe tải chờ xe tải (CWT) Mơ hình dùng để hỗ trợ người quản lý trạm trộn đưa định nhanh hiệu Để đánh giá hiệu khn khổ đề xuất này, mơ hình so sánh với thuật toán tối ưu đa mục tiêu đàn ong nhân tạo (MOABC) kết cho thấy khung đề xuất vượt mang lại kết vượt trội so với MOABC, kết chi tiết khung đề xuất thực hữu ích thực tế Lịch trình chi tiết cho xe xuất giúp cho người quản lý tiết kiệm thời gian tránh sai sót xảy Bên cạnh đó, nghiên cứu chưa cơng bố trước liên kết nhà máy trộn bê tông hoạt động riêng lẻ liên kết lại thành hệ thống nhà máy lô hoạt động với Điều giúp cho việc tối ưu lịch trình hiệu thu lại kết tốt Các ví dụ cụ thể dẫn chứng để khẳng định mơ hình thật hoạt động so với không áp dụng HVTH: Châu Quang Đạt MSHV: 1570687 GVHD 1: Ts Phạm Vũ Hồng Sơn GVHD 2: Ts Trần Đức Học ĐH Bách Khoa TPHCM Luận Văn Thạc Sĩ ABSTRACT Delivering Ready Mixed Concrete (RMC) efficiently is a practical problem, and one of the most challenging problems to batch plant manager The batch plant manager has to consider the orders and the timeliness to give an efficient schedule of dispatching the trucks which balances the benefits between batch plant and construction sites This research propose a framework for dispatching ready mix concrete trucks which integrates discrete event simulation (DES) and Grey Wolf optimization algorithm to decide an optimal schedule The simulation is performed to model uncertainties and unexpected situations such as breakdown truck during delivery of concrete In addition, the Multi-Objective Grey Wolf Optimization (MOPSO) algorithm is used to find the optimal dispatching schedule which minimizes the total waiting duration of ready mix concrete trucks at construction sites (TWC) and time of construction sites wait for truck (CWT) This is to support the batch plant manager make an efficient decision To evaluate the performance of the proposed framework, it is compared with multiple object Artificial bee colony (MOABC) algorithm, and the result showed that the proposed framework outperformed MOABC, and the detail result of proposed framework is really useful for actual operation Detailed schedules for each vehicle are also provided to help managers save time and avoid possible errors In addition, a new study has never been published that links individual batches of plants into a batch plant system that works together This work helps to make the optimization more effective and get better results Specific examples are given to confirm that the model actually works HVTH: Châu Quang Đạt MSHV: 1570687 GVHD 1: Ts Phạm Vũ Hồng Sơn GVHD 2: Ts Trần Đức Học ĐH Bách Khoa TPHCM Luận Văn Thạc Sĩ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đề tài: “tối ưu kế hoạch phân phối xe bê tông thương phẩm sử dụng thuật tốn sói xám đa mục tiêu kết hợp với mô kiện rời rạc” cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi chưa cơng bố cơng trình khoa học khác thời điểm TPHCM, Ngày 19 tháng 01 năm 2018 Tác giả luận văn Châu Quang Đạt HVTH: Châu Quang Đạt MSHV: 1570687 GVHD 1: Ts Phạm Vũ Hồng Sơn GVHD 2: Ts Trần Đức Học ĐH Bách Khoa TPHCM Luận Văn Thạc Sĩ MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Sơ đồ luận văn Chương Tổng Quan Nghiên Cứu 2.1 Giới thiệu 2.2 Hướng nghiên cứu 2.3 Tóm tắt CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Giới thiệu bê tông thương phẩm 3.2 Ưu điểm bê tông thương phẩm 10 3.3 Nhược điểm bê tông thương phẩm 11 CHƯƠNG 14 PHƯƠNG PHÁP LUẬN 14 4.1 Các loại mơ hình mơ kiện việc tiếp cận vấn đề 14 4.1.1 Mô kiện liên tục 14 4.1.2 Mô kiện rời rạc 15 4.2 Tối ưu 16 4.2.1 Tối ưu đơn mục tiêu 17 4.2.2 Tối ưu đa mục tiêu 17 HVTH: Châu Quang Đạt MSHV: 1570687 GVHD 1: Ts Phạm Vũ Hồng Sơn GVHD 2: Ts Trần Đức Học ĐH Bách Khoa TPHCM 4.2.3 Luận Văn Thạc Sĩ Thuật toán tối ưu 20 CHƯƠNG 33 XÂY DỰNG MƠ HÌNH 33 5.1 Đặt vấn đề 33 5.1.1 Các thông số đầu vào 33 5.1.2 Các biến định 33 5.1.3 Các khó khăn 34 5.1.4 Kết thu 34 5.2 Mô kiện rời rạc (DES) kết hợp với thuật tốn sói xám đa mục tiêu (MOGWO) 34 5.2.1 a Q trình mơ trạm trộn cung cấp cho nhiều công trường 35 Trường hợp trạm trộn phân phối bê tông cho nhiều công trường không xét đến cố xảy 35 b Trường hợp trạm trộn phân phối bê tông cho nhiều cơng trường có xét đến cố xảy 43 c Sơ đồ mô trình tối ưu có trạm trộn cung cấp bê tơng cho nhiều cơng trường có xét đến cố xe trình vận chuyển 44 5.2.1 Q trình mơ có trạm trộn cung cấp bê tơng cho cơng trường có xét đến cố 46 d Sơ đồ mô trình tối ưu có nhiều trạm trộn cung cấp bê tơng cho nhiều cơng trường có xét đến cố xe trình vận chuyển 46 5.3 Tối ưu hóa đa mục tiêu thuật tốn sói xám kết hợp với mơ kiện rời rạc (DES-MOGWO) 53 5.4 Xây dựng mơ hình 55 HVTH: Châu Quang Đạt MSHV: 1570687 GVHD 1: Ts Phạm Vũ Hồng Sơn GVHD 2: Ts Trần Đức Học ĐH Bách Khoa TPHCM Luận Văn Thạc Sĩ CHƯƠNG 59 CÁC BÀI TOÁN CỤ THỂ 59 6.1 Trường hợp trạm trộn cung cấp bê tông cho nhiều công trường 59 6.1.1 a Khởi tạo thông tin chi tiết 59 b Kết 60 6.1.2 Số công trường mua bê tông 12 63 a Khởi tạo thông tin chi tiết 63 b Kết 64 6.2 c Số công trường đặt mua bê tông 59 Trường hợp nhiều trạm trộn cung cấp bê tông cho nhiều công trường 66 a Khởi tạo thông tin chi tiết 66 b Kết 67 So sánh với nghiên cứu trước 72 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU CHO TƯƠNG LAI 76 7.1 Kết luận 76 7.2 Đề xuất nghiên cứu cho tương lai 77 Tài Liệu Tham Khảo 78 HVTH: Châu Quang Đạt MSHV: 1570687 GVHD 1: Ts Phạm Vũ Hồng Sơn GVHD 2: Ts Trần Đức Học ĐH Bách Khoa TPHCM 68 Luận Văn Thạc Sĩ trị Pareto giá trị tối ưu theo mục tiêu tìm kiếm Chi tiết kết tìm kiếm thể bảng bên Result have values ->> Best of CWT > Best of TWC